反常积分要点

反常积分要点

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文章目录

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一、反常积分是什么?

二、无穷区间上的反常积分的概念与敛散性

三、无界函数的反常积分的概念与敛散性

四、敛散性的判别法

一、反常积分是什么?

我们已经知道,定积分存在有两个必要条件:一是积分区间有限,二是被积函数有界。如果破坏了积分区间的有限性,就引出无穷区间上的反常积分;如果破坏了被积函数的有界性,就引出了无界函数的反常积分。

二、无穷区间上的反常积分的概念与敛散性

设F(x)是f(x)在相应区间上的一个原函数

若① f(x)dx = F(x)- F(a)极限存在,则称反常积分收敛,否则发散。

若② f(x)dx=F(b)- F(x)极限存在,则称反常积分收敛,否则发散。

若③ f(x)dx = f(x)dx + f(x)dx右端两个积分都收敛,则收敛,否则发散。

注:- 到+ 之间的不能直接进行积分,需要分成两部分分别积分。

例, dx由图像看几何意义好像是积分为0,收敛,其实对其进行上面③式计算,得到

dx = dx + dx,我们以算右边为例, dx = - 0=+的,即此反常积分是发散的。

三、无界函数的反常积分的概念与敛散性

设F(x)是f(x)在相应区间上的一个原函数,为f(x)的瑕点(使f(x)在的领域内无界的点即为瑕点)

若x=a是唯一瑕点,则f(x)dx=F(b)- F(x)极限存在,则称反常积分收敛,否则发散。

若x=b是唯一瑕点,则f(x)dx= F(x)-F(a)极限存在,则称反常积分收敛,否则发散。

若x=c∈(a,b)是唯一瑕点,则f(x)dx=f(x)dx + f(x)dx,右端两个积分收敛,则称反常积分收敛,否则发散。

四、敛散性的判别法

(1)无穷区间

比较判别法

设函数f(x),g(x)在区间[a,+)上连续,并且0≤f(x)≤g(x)(a≤x≤+),则

当①g(x)dx收敛时,f(x)dx收敛;

当②f(x)dx发散时,g(x)dx发散;

比较判别法的极限形式

设函数f(x),g(x)在区间[a,+)上连续, 且f(x)≥0,g(x)>0, = (有限或),则

①当 ≠ 0且 ≠ 时,g(x)dx与f(x)dx有相同的敛散性;

②当 = 0时,若g(x)dx收敛,则f(x)dx也收敛;

注:为0时说明分子是分母的高阶无穷小,即f(x)趋近于0的速度比g(x)快,即f(x)更接近于0

③当 = 时,若g(x)dx发散,则f(x)dx也发散;

(2)无界函数

比较判别法

设f(x),g(x)在(a,b]上连续,瑕点为x=a,且0≤f(x)≤g(x),ze

①当g(x)dx收敛,则f(x)dx收敛;

②当f(x)dx发散,则g(x)dx发散。

比较判别法的极限形式

设f(x),g(x)在(a,b]上连续,瑕点为x=a,且f(x)≥0,g(x)>0(a<x≤b),

= (有限或),则

①当 ≠ 0且 ≠ 时,f(x)dx和g(x)dx有相同的敛散性;

②当 = 0时,若g(x)dx收敛,则f(x)dx收敛;

③当 = 时,若g(x)dx发散,则f(x)dx发散。

(3)四个重要结论

①dx,当0

②dx,当p>1时,其收敛;当p≤1时,其发散;

③当0

④当a>1时,反常积分dx收敛。

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